Fuente: AndaluciaInvestiga.com – Patricia Martínez Castro

El grupo de Tratamiento Biológico de Residuos de la Universidad de Cádiz estudia la generación de hidrógeno a partir de los compuestos orgánicos contenidos en la basura y su posible utilización en pilas de combustible.

El equipo de trabajo Tratamiento Biológico de Residuos de la Universidad de Cádiz (integrado en el grupo TEP-181) desarrolla un estudio para la obtención de un biogás rico en hidrógeno a partir de la fracción orgánica de residuos sólidos orgánicos, que pueda valorizarse energéticamente para su utilización en pilas de combustible. Este proyecto de excelencia está incentivado con 321.195 euros por la Consejería de Innovación, Ciencia y Empresa de la Junta de Andalucía. El estudio está coordinado por profesor Luis Isidoro Romero García, del Departamento de Ingeniería Química, Tecnología de los Alimentos y Tecnologías del Medio Ambiente.

En el proyecto, titulado Producción y valorización de biohidrógeno a partir de residuos sólidos urbanos, colaboran las empresas: Aguas de Jerez Empresa Municipal (AJEMSA); UTE Sufi-Verinsur, propietaria y explotadora de las instalaciones del Complejo Medioambiental Las Calandrias en Jerez de la Frontera; y la EBT de la UCA Biovalora. Los científicos investigan la aplicación de un conjunto de procesos físico-químicos y microbiológicos para conseguir la transformación de los restos orgánicos contenidos en la basura –lo que se denomina específicamente fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos (FORSU)- para generar este biogás rico en hidrógeno.

El responsable del estudio subraya que, aunque trabajan desde hace tiempo en la biometanización de la FORSU, la ventaja del proceso propuesto en este proyecto “es que en una primera fase se obtiene hidrógeno y, posteriormente, el residuo resultante puede continuar sometiéndose al tratamiento de biometanización y compostaje (lo que se acomete en otros proyectos de investigación del grupo de trabajo) para conseguir una valorización global de la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos”. Asimismo, Luis Isidoro Romero destaca que entre las principales ventajas del hidrógeno están “su consideración como uno de los principales vectores energéticos del futuro próximo, porque es un portador de energía limpio, reciclable y eficiente y puede ser utilizado para generar electricidad sin que contribuir a la generación de gases relacionados con el efecto invernadero”.

De hecho, las pilas de combustible constituyen una de las alternativas más atractivas para el aprovechamiento del biogás generado durante el tratamiento de residuos orgánicos procedentes de la basura. El problema es que esta tecnología necesita utilizar alimentaciones de hidrógeno relativamente puro, lo que implica la obligación de tratar dicho biogás para eliminar determinados compuestos inadecuados.

Desarrollo del proyecto

Luis Isidoro Romero explica que la idea general que anima los estudios que se desarrollan en la línea de trabajo es “conseguir el mejor aprovechamiento de todos los componentes que constituyen la fracción orgánica de la basura, realizando un tratamiento integral del residuo, pero en este caso el aspecto diferenciador es que el proyecto se centra en la optimización de la etapa acidogénica de la digestión anaerobia, con el objetivo de generar el biohidrógeno”.

El profesor de la Universidad de Cádiz indica: “Actualmente estamos trabajando en la obtención de un inóculo de microorganismos adecuado y en el pretratamiento de la FORSU para fomentar la solubilización de la materia orgánica y en breve empezaremos con la optimización del reactor acidogénico”.

Fases del proceso de producción del hidrógeno

Dentro de este proyecto global se distinguen cuatro grandes apartados. Por un lado, la obtención del inóculo de microorganismos idóneo para el proceso. Esto requiere la caracterización de las poblaciones involucradas y la selección y enriquecimiento del inóculo con los microorganismos acidogénicos más adecuados para la producción de hidrógeno. También es preciso inhibir, mediante técnicas específicas, la acción de los microorganismos utilizadores de hidrógeno (arqueas metanogénicas utilizadoras de hidrógeno y bacterias sulforeductoras) que reducen in situ, en los reactores anaerobios monoetapa, la producción de hidrógeno al transformarlo en metano y sulfuro de hidrógeno, respectivamente.

Por otra parte, también se contempla el pretratamiento de la FORSU para aumentar la productividad del hidrógeno ya que, en general, este residuo es poco accesible a la acción de los microorganismos y el paso limitante de su biodegradación suele ser la solubilización de la materia orgánica contenida en el mismo. Para el pretratamiento se están empleando: procesos termoquímicos, sometiendo al residuo a distintas temperaturas, presiones y dosis de hidróxido sódico; procesos biológicos, en los que se mantienen durante un breve periodo de tiempo los microorganismos en contacto con lodos de EDAR, compost o diferentes tipos de hongos con elevada capacidad hidrolítica; o los físico-químicos, entre los que pueden señalarse los tratamientos de reducción de tamaño y tratamiento por ultrasonidos. Romero asegura: “Aunque se continúa trabajando en ellos, los procesos termoquímicos parecen muy prometedores”.

Una vez que en las etapas anteriores se seleccione el inóculo microbiano más adecuado y el pretratamiento idóneo, la tercera fase consistirá en la optimización de la digestión anaerobia acidogénica del material pretratado, es decir, utilización de la materia orgánica por los microorganismos acidogénicos en ausencia de oxígeno, prestando especial atención a la selección del tipo de reactor y de las condiciones de operación que fomenten la producción de hidrógeno.

En la cuarta fase se ha planificado el tratamiento del biogás producido para posibilitar su valorización energética, destinándolo principalmente a sistemas de alta eficiencia como las pilas de combustible.

Por último, el investigador concluye que el proceso que se propone puede extenderse a la utilización de otros residuos sólidos y semisólidos de carácter orgánico, como es el caso de los procedentes de explotaciones agrícolas y ganaderas y los de las industrias del sector alimentario.

Más información:

Luis Isidoro Romero García
Departamento de Ingeniería Química, Tecnología de los Alimentos y Tecnología del Medio Ambiente
Facultad de Ciencias 

Universidad de Cádiz
Teléfono: 956016379

Email: luisisidoro.romero@uca.es